CN106250833B - 用于信息映射的微图形组的生成方法和微图组的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于信息映射的微图形组的生成方法及微图组的识别方法，使用微图形组、映射表来实现各种信息间转换与连接，以实现人机交互。用于信息映射的微图形组的生成方法，包括以下步骤：选择数字转换进制；选择微图形的形状，微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，多个二维数字图片的每一个由根据所选择的数字转换进制确定的图像映射标志基本单元组成；通过调整微图形的边框宽度和/或二维数字图片间的间距来确定微图形组的尺寸。计算机可对微图形进行绘制，通过打印或印刷在实体介质上形成微图，对微图进行预处理后经掩模和映射表对微图识别解析，可在终端输出各属性信息数据。

Description

用于信息映射的微图形组的生成方法和微图组的识别方法

技术领域

本发明涉及用于协调人与数字化设备、信息之间的关系的人机交互技术领域，特别是涉及用于人机交互信息映射的微图形组、微图形组的生成方法和微图组的识别方法。

背景技术

人们观察信息主要还是通过眼的视觉、耳的听觉和手的触觉等来获取，特别是在学习、日常工作中例如用水墨笔书写录入信息、用计算机周边输入设备等录入信息，以便进行阅读(看和听等的方式获取信息)。现在是纸质、类纸质实体等传统介质与电子介质并存的时代，纸质、类纸质上承载信息，由于人的使用习惯等因素，在相当长的时间内需要保持在介质、特别是纸类介质上书写的习惯，例如在会议中的记录，在授课、练习、考试中的书写。这种传统记录的方式、传统承载和展现信息的方式，需要与现代计算机技术、网络技术和电子技术进行融合，以适应信息社会快速交流和提高交流效率、学习效率的需要。特别是在现代教育的发展过程中，虽然教育信息化技术日新月异，出现了很多信息化的设备和数字化的教育资料，并且以计算机等为载体，以网络传播为手段，运用了电子书技术、多媒体技术等丰富内容展现的形式，但使用传统的纸质书本、练习册、笔记本和钢笔进行教学中的记录、练习和考试等，与现代信息技术结合不够紧密，虽有部分技术尝试解决，但没有从满足人类在学习、日常工作的场景化需求和书写需要转化的内容来精确量化和解决问题。

人的感官可感知的多个信息之间、不可感知的多个数字化信息之间、可感知的信息单元与不可感知的数字化信息间需要适应人的使用场景而相互转换。这些转换可通过单个或多重映射来实现，这种映射关系基础上的连接可通过信息转换和处理设备，对初始可感知或不可感知的信息进行二维或多维重建或再连接新的信息，例如原信息的增强或衰减、变形及相关信息，从而将人的感官可感知的信息转化为人不可感知但电子设备可识别、传输与处理的信息，再转化到人可感知的信息展现形式，或将人的感官不可感知的信息通过电子设备采集与处理，再转化为人的感官可感知的信息。

发明内容

本发明提供一种用于信息映射的微图形组的生成方法和微图组的识别方法，使用微图形组、映射表来实现上述各种信息间转换与连接，并将这种微图形组用于对信息进行连接的介质，计算机设备处理介质上的微图形组或微图组后，通过映射表对应连接关系，可对这种微图形组连接的信息进行记录、提取、重建等处理以实现人机交互。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于信息映射的微图形组的生成方法，其中包括以下步骤：

选择数字转换进制；

选择微图形的形状，所述微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，所述多个二维数字图片的每一个由根据所选择的数字转换进制确定的多个图像映射标志基本单元组成；

通过调整微图形的边框宽度和/或二维数字图片间的间距来确定微图形的尺寸；

由多个所述微图形拼接而生成微图形组。

其中，

所述微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，所述多个二维数字图片的每一个由特定数字转换进制确定的多个图像映射标志基本单元组成；

所述微图形以铺底方式打印或印刷在实体介质上生成微图组，能与所述实体介质上的原有或新增信息形成映射关系，以进行二维重建。

另外，本发明提供计算机绘制的微图形组及其编码方式，并可将该微图形组打印或印刷在实体介质上形成可被扫描识别和解析的微图组，该微图组可以作为用户手写内容转换为数字化信息的新型连接媒介，同时本发明也可通过该微图组实现对印刷物上已有内容与其需要连接的数字化内容进行映射(包括一对一、一对多、多对一的连接)。

本发明可满足对用户手写在任何实体介质上的痕迹在计算机上进行二维重建的需求，对于用户需要将手写内容转换为计算机能够识别并存储的数据，本发明可通过调整硬件转换设备的模式实现对所采集的微图组所连接的动态信息进行二维重建。

本发明可满足连接纸质(类纸质)印刷物的传统内容与数字内容虚拟化共同展现的需求。

为实现上述目的，特定义本发明中的部分常用专用名称：

图像映射标志基本单元(Basic unit of making maping imageidentification，英文简称BUMI)：由单个像素对应的虚拟最小方块或多个虚拟最小方块组成的图形作为本发明的基本识别基础单位，即图像映射标志基本单元；

BUMI表示：对组成图像映射标志基本单元的最小方块用黑白填充来设定图像映射标识，最小方块全黑表示为真，反之表示为假，简称BUMI表示；

基本数字：构成某一进制数的全部一位数(即所有可能的个位数)；

二维数字图片：将某个进制包含的所有基本数字用图像映射标志基本单元的不同排列表示的编码形式；

规则区：用多个二维数字图片组成的表示某进制数编码的某一段，同属某一规则区的二维数字图片可以相邻，也可以不相邻。

拼接区：计算机在绘制每个虚拟页面上的微图形组时，为便于微图形拼接，且需要保证在实体介质上铺满整个实体平面或曲面所具有的美观度，则优选地以正六边形、六边形、四边形等形状以单一、方便组合的方式来铺设。即六边形可在不增加其他形状的情况下以蜂窝状拼接成整块，四边形在不增加其他形状的前提下拼接成整块。由此，正六边形内可划分为3个拼接区，即3个菱形。非正六边形可以划分为3个拼接区，即两个正三角形和一个正方形。三角形、正方形、菱形即为组成微图形的拼接区。

微图形：在多个规则区的二维数字图片排列在拼接区后，以图像映射标志基本单元填充到定位区，再拼接在虚拟的正六边形、非正六边形、正方形内的以BUMI表示的编码图形。其组成包含完整意义的可被解析的图像映射标志基本单元群组排列形式。

微图形组：由多个微图形拼接在一起组成的形状区块。

数字化信息的使用包含：1、使用电子设备操作数字信息的内容；2、将数字信息内容与本微图形组同时打印或印刷在实体介质上使用。

为了识别本发明所提供的微图形组所映射的介质上的微图组，本发明提供一组掩模对微图组的识别进行辅助。

本发明使用如下方法实现1、数字信息与传统介质的映射；2、笔写内容的二维重建：

根据实际需求确定数字信息的数字表示(包括八进制、十进制、十六进制等)和微图形所包含的微图形形状组合，确定一个形成微图形组的一个系列目编码的数组，将需转换的表示确定数字信息的数字分为三个虚拟段，低位(L)，中间位(M)，高位(H)。

进一步，数字的H、M、L三个虚拟段分别具有不同的映射含义。并且，映射数字信息的数字的长度是可变的，该数字的H、M、L三个虚拟段的长度也是可以根据实际使用而调整各段的长度。例如，H、M、L其中一个或两个虚拟段所需要的编码信息比预设分配的数位少很多位，此时可以适当调短该段的位数，反之则可以从相邻数段中进行借位。同时，也可以根据实际使用而选择H、M、L三段数字需采用的最为适合的微图形形状，从而使得组合而成的微图形的形状最大限度的适应使用环境。

进一步，规定本发明中H、M、L三个虚拟段的映射含义：

低位(L段)为位置信息组，表示介质上的每一个具体位置，且一个微图形的虚拟位置与介质上的微图实际位置直接对应，例如某一虚拟页面上的一个具体位置，与空白纸上的某一个具体位置直接对应，或与练习册(或书本)中的某一个具体位置直接对应。

中间位(M段)为介质内部按序使用的序列信息组，用于表示每一介质内部再分配的具体序列号，或者使用的序列，例如纸张或练习本内的页序列号。

高位(H段)为介质种类信息组，用来表示介质所属具体种类序列，例如某品种练习册、某套试卷、某品种纸质笔记本、某品种记事本、某品类单据、某类档案册等。

低位、中间位、高位，在上述微图形中可以根据使用需要进行变换，特别是为适合其打印或印刷成微图时在介质上的美观度、人眼的视觉愉悦度而变换，这一变换通过软件系统对各个图像映射标志基本单元组成图形组时进行调配。

进一步，规定八进制、十进制、十六进制中各个数的表示方式，即相应进制的基本数字的二维数字图片表示方式。

本发明采用二维数字图片的形式表示某一进制的基本数字(构成某一进制的全部一位数)，在N×N个最小方块排列组成的矩形内，其中包含X个表示为真的全黑图像映射标志基本单元，由X个全黑图像映射标志基本单元在N×N的矩形中的不同排列形式表示唯一确定的基本数字，其中，N、X为大于1的正整数，且X<N。

本发明可根据初始的需求目标进行设定，不同的微图形内二维数字图片的数量可变，二维数字图片间的间距可变，二维数字图片拼接方式灵活，从而实现不同场景下微图形组的不同应用。

本发明可根据不同的应用场景需求进行设定并实现该场景的应用需求，如印刷、打印、影印微图组，或生成微图形组电子文件(不印刷、不打印、不影印在实体介质上)，用于带有摄像头等的信息转换设备使用，如用于手写重建及相关信息提取与使用、手机(平板)等映射展现内容的需求、连接相关信息的需求。

进一步，规定本发明的微图形中单个图像映射标志基本单元由1～N个最小方块组成，其中，N为大于1的正整数，根据二维编码的尺寸确定，与前文中的N的取值可以相同也可以不同。

为了使本发明能够尽可能的满足用户的使用需求，本发明的微图形的形状根据数量可浮动的二维数字图片和数量及位置均可灵活控制的辅助的图像映射标志基本单元组合形成的不同形状的规则区以灵活而适当的方式拼贴而进行改变，同时，本发明提供微图形组的尺寸调节功能，因此可以通过调整规则区和/或规则区间距的尺寸来达到调整微图形组尺寸的目的。

掩模图形根据要运用图像处理进行识别的具体的微图形组，而采用与微图形组的图像映射标志基本单元排列方式对应的图形，掩模内部图像映射标志基本单元排列与微图形组内部对应区域的图像映射标志基本单元排列一致，所有图像映射标志基本单元均表示为真，在解析时，即将满足规格的掩模和要进行解析的微图形组的对应图像映射标志基本单元进行与运算。

进一步，说明使用计算机应用软件绘制时对本发明的微图形的铺设及定位方式，在计算机应用软件中将微图形组模拟打印到电子纸张上时，从电子纸张中心位置向外顺时针螺旋铺设微图形，起始模拟打印点为本页纸张中心位置分配的微图形。

介质的规格是根据使用需求确定的，不同的使用环境介质的规格不同，尤其是边长不一。当介质的边长不是微图形组的边长的整数倍时，在介质边缘铺设的模块并不完整，不能采用常规的掩模识别的方式，这种场景即纸张周边是不完整的微图形组，本发明为此类特例提供两种识别方式。

第一种，可在铺设时确定纸张的四个角和每个边的中点，将这八个点作为定位点，由于有这些定位点的存在，可以在介质边缘区域铺设不完整的微图形组，对于这些不完整微图形组不需要掩模完全覆盖进行识别，只需要通过算法计算出该不完整微图形组与最近的两个定位点之间的距离就可对不完整微图形组进行识别。

第二种，由于掩模覆盖区域超过不完整的微图形组，因此，掩模可以识别到不完整的微图形组相邻微图形组的部分区域，由于相邻微图形组的部分区域的信息在其对应的数字表示中是确定的，可以通过确定相邻微图形组的部分区域的信息来确定不完整的微图形组的信息。

进一步，说明本发明的识别与解析原理及应用领域。根据微图形形状的多样化、图像映射标识基本单元排列方式、微图形组构成方式的多样化，解析时使用的映射表数据同样多样化，因此将映射数据建立映射表数据群以利于数据匹配、区分和提取。不同的微图组对应不同的微图形组映射数据，但图像映射标识基本单元组成的进制数可知、图像映射标识基本单元表示仅定义了真与假两类，因此，解析时映射表内的数据易对应匹配析出。在通过摄像头扫描微图组(位于实体介质)或微图形组(位于电子介质)后，经过掩模、映射表的运算处理可对其进行解析，最后可以向终端设备呈现不同的图像内容、视频信息、音频信息等。该解析行为不仅可以在对纸类或类纸类介质上的微图组进行解析，还可以应用于电子显示屏上的微图形组解析。

从而，本发明提供一种微图组的识别方法，通过以铺底方式打印或印刷在实体介质上的微图映射实体介质上对应的及相关操作的属性信息，包括以下步骤：

步骤1：通过摄像头扫描微图组获取图片图像；

步骤2：对图片预处理，对预处理后的图像进行分检并进行模式识别；

步骤3：将图片水平细化，在水平方向上一层层剥离出微图组，保持微图组的形状结构特征，直到得到微图组的骨架；

步骤4：图片垂直细化，在水平细化的基础上对微图组在垂直方向进一步细化，得到最优细化微图组；

步骤5：判断当前是否具有微图的特征区；

步骤6：若特征区齐全则进入下一步识别分析，否则回到步骤1重新扫描；

步骤7：提取中间微图的特征区；

步骤8：使用掩模识别微图的特征区的区块和进制；

步骤9：将识别得到的数据对应映射表，匹配映射表微图形数据进行析出操作；

步骤10：在终端输出各属性信息，

所述微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，所述多个二维数字图片的每一个由特定数字转换进制确定的图像映射标志基本单元组成；

所述特征区是所述微图形组的规则区和定位区。

本发明的有益效果是：可以方便手写文稿转换为数字化的电子文档，也可以将可视传统图文映射可展现的数字化内容，实现承载介质上的内容与数字化文档、图片、音频、视频内容的相互映射。

附图说明

图1是示出本发明的微图形组的使用环境的框图；

图2是本发明的微图形的几种规格示意图；

图3是示出本发明的微图形组的生成方法的流程框图；

图4是本发明的微图形的铺设顺序的示意图；

图5是表示八进制数字0的二维数字图片的一例示意图；

图6是表示八进制数字1的二维数字图片的一例示意图；

图7是表示八进制数字2的二维数字图片的一例示意图；

图8是表示八进制数字3的二维数字图片的一例示意图；

图9是表示八进制数字4的二维数字图片的一例示意图；

图10是表示八进制数字5的二维数字图片的一例示意图；

图11是表示八进制数字6的二维数字图片的一例示意图；

图12是表示八进制数字7的二维数字图片的一例示意图；

图13是表示十进制数字0的二维数字图片的一例示意图；

图14是表示十进制数字1的二维数字图片的一例示意图；

图15是表示十进制数字2的二维数字图片的一例示意图；

图16是表示十进制数字3的二维数字图片的一例示意图；

图17是表示十进制数字4的二维数字图片的一例示意图；

图18是表示十进制数字5的二维数字图片的一例示意图；

图19是表示十进制数字6的二维数字图片的一例示意图；

图20是表示十进制数字7的二维数字图片的一例示意图；

图21是表示十进制数字8的二维数字图片的一例示意图；

图22是表示十进制数字9的二维数字图片的一例示意图；

图23是表示十六进制数字0的二维数字图片的一例示意图；

图24是表示十六进制数字1的二维数字图片的一例示意图；

图25是表示十六进制数字2的二维数字图片的一例示意图；

图26是表示十六进制数字3的二维数字图片的一例示意图；

图27是表示十六进制数字4的二维数字图片的一例示意图；

图28是表示十六进制数字5的二维数字图片的一例示意图；

图29是表示十六进制数字6的二维数字图片的一例示意图；

图30是表示十六进制数字7的二维数字图片的一例示意图；

图31是表示十六进制数字8的二维数字图片的一例示意图；

图32是表示十六进制数字9的二维数字图片的一例示意图；

图33是表示十六进制数字A的二维数字图片的一例示意图；

图34是表示十六进制数字B的二维数字图片的一例示意图；

图35是表示十六进制数字C的二维数字图片的一例示意图；

图36是表示十六进制数字D的二维数字图片的一例示意图；

图37是表示十六进制数字E的二维数字图片的一例示意图；

图38是表示十六进制数字F的二维数字图片的一例示意图；

图39是22位十进制正六边形微图形的一个实例示意图；

图40是27位八进制六边形微图形的一个实例示意图；

图41是25位十六进制正方形微图形的一个实例示意图；

图42是22位十进制六边形微图形的效果图；

图43是27位八进制六边形微图形的效果图；

图44是25位十六进制矩形微图形的效果图；

图45是25位十进制矩形微图形的设计概图；

图46是本发明的识别与解析流程框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是示出本发明的微图形组的使用环境的框图。作为一个例子，采用铺底方式将本发明的微图形组打印或印刷在纸张或类纸质介质上形成微图组，通过转换设备，可识别打印或印刷在纸张或类纸介质上的本发明的微图组，当应用于手写映射模式时，可通过计算机进行二维重建并使用。当应用于数字内容映射模式时，可将该纸张上微图组对应的数字化内容通过其它形式表现出来。即，该微图形组可充当用户手写内容转换为数字化信息的新型连接媒介，同时本发明也可实现对印刷物上已有内容与其需要连接的数字化内容进行映射，包括一对一、一对多、多对一的连接。

另外，本发明可满足对用户手写在任何实体介质上的痕迹在计算机上进行二维重建的需求，对于用户需要将手写内容转换为计算机能够识别、存储和显示展现的数据，本发明可通过调整硬件转换设备的模式实现对所采集的微图组所连接的动态信息进行二维重建。

更具体地说，将这种用于连接的信息转化为微图形组，可根据不同的应用场景需求生成和使用不同的微图形组，再将微图形组以特别浅的灰底打印在传统纸张、照相纸等纸质或塑料、PVC材料等类纸质实体介质上(包括平面、曲面、立体或不规则形状的介质)形成微图组，或者直接以几乎隐形的灰底印刷在传统纸张、照相纸等纸质或塑料、PVC材料等类纸质实体介质上(包括平面、曲面、立体或不规则形状的介质)形成一种新型的印刷物(在此表述为微图类印刷物)，微图形组、微图组与实体介质上的原有或新增信息能形成映射关系，这种映射关系可分类组成映射表，并通过相关转换模块捕获、识别、解析微图所得的映射信息，提取微图组映射的信息而重建这种实体介质上的原有或新增映射关系，这种映射关系可以再次与转换模块相关的设备内存储的映射表建立新的映射关系，相关设备可以再次映射这种关系，上述映射关系可建立映射表群组，方便各种信息展现形态的互相连接调用。例如在前述这种打印有微图组的类纸质实体介质上书写痕迹a，则可以通过这种带有转换模块的相关设备来映射并生成与痕迹a几乎完全一致的痕迹a’,或者通过这种带有转换模块的相关设备来映射前述这种打印有微图的类纸质实体介质上已有的文字、图案等并融合有映射关系的VR(虚拟现实：Virtual Reality)、AR(增强现实：Augmented Reality)、MR(混合现实：Mix Reality)等展现形态。在微图类印刷物上，若在印刷微图组前或印刷时没有新增图形、图案、文字符号等，当在印刷后形成的微图类印刷物上新增可视痕迹，例如书写留下痕迹b，则可通过这种带有转换模块的相关设备来映射并处理，从而提取出与痕迹b几乎完全一致的痕迹b’、与新增可视痕迹时产生的其他信息如书写特征、时间、状态等；若在印刷微图前或印刷时新增图形、图案、文字符号等，例如d，当在印刷后形成的微图类印刷物上新增可视痕迹例如书写留下痕迹c，则可通过这种带有转换模块的相关设备来映射并处理，提取出与痕迹c几乎完全一致的痕迹c’、与新增可视痕迹时产生的其他信息如书写特征、时间、状态等，也可用于映射与d有映射关系的VR、AR、MR内容等展现形态类人眼可视信息，并对视觉信息用书写类实体痕迹进行描述性记录，再将实体痕迹进行二维重建成电子显示痕迹而与展现形态类人眼可视信息连接的信息进行对比评测，例如接受可视信息后的听写测试。

本发明将人类使用传统类纸介质书写习惯的人性化需求与使用数字化技术及设备的智能化需求这两者结合起来，对人们在不同应用场景，如日常工作中的书写、教育出版、学习中的练习与记录、学习辅导、考试等应用场景对书写的内容产生数量进行量化分析，对传统纸介质、类纸介质通过铺设微图进行智能化升级改造(在此将这种升级改造后的纸介质、类纸介质命名为微图智纸，简称为智纸)，对传统的书写笔进行智能化升级改造(在此将这种升级改造后的书写笔命名为3B智能笔)，以适应人们的智能化需求。

本发明用于日常工作记录场景和学习辅导、考试等教育类应用场景时，综合运用现代图像技术、光电技术、印刷技术、数据库技术等多学科科学技术，对传统纸质笔记本、记事本、练习册和试卷等进行升级改造，并通过智能硬件设备采集人们在纸质上的手写记录、练习、阅读批注、答题等产生的数据，使其转化为数字化信息供内容存储管理、大数据分析、人工智能作业判卷、人工智能学习辅导等多方面使用的需求，还可将传统类纸介质的印刷物进行数字化改造，以满足人的感官对信息展现形式场景化、代入感、虚拟化的多重需求。

如图1所示，本发明配套的硬件转换模块可用于相关设备，可提供两类对所采集的微图组及其相关信息进行处理的模式：第一类是将所采集的微图组在计算机中进行采集信息的二维重建，并可提取出与输入相关的时间、力度等特征信息；第二类是将所采集的微图组转换为采集信息映射的数字化内容，且可依据需求对需要映射的信息进行个性化自定义种类与形式。

将本发明所使用的微图形组采用铺底的方式打印或印刷到纸张上形成微图组，由于现在的打印机一般都超过600dpi，而印刷精度一般又高于普通打印机的精度，本发明的微图组完全可以满足打印和印刷的需求。

图2中，介绍了本发明的几种微图形的规格。

由于本发明提供了八进制、十进制、十六进制三种进制模式供用户使用，这样的好处在于即使对于各个数位上的数都一样，也存在三种不同的转换方式，使得本微图形的使用更加灵活。

另外，对于每一种进制的数，本发明提供三种不同的微图形拼接形状，这样就又可以将原来各个数位相同的数扩展三种使用模式。因此，对于每一个能在多个进制数中使用的数，其使用模式多于三种。

因此，在此列举了不同进制下由多个二维数字图片组合成的不同位数正六边形、非正六边形、矩形三种微图形的实例。

图3中，介绍了本发明的微图形组的生成流程，首先选择所要生成微图形的数字进制和形状，然后确定需要的尺寸，综合这些条件生成微图形之后拼接多个微图形而形成用户所需的微图形组。

所述微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，所述多个二维数字图片的每一个由根据所选择的数字转换进制确定的多个图像映射标志基本单元组成。

另外，通过调整微图形的边框宽度和/或二维数字图片间的间距来确定微图形的尺寸。

本发明可根据初始的需求目标进行设定，不同的微图形内二维数字图片的数量可变，二维数字图片间的间距可变，二维数字图片拼接方式灵活，从而实现不同场景下微图形的不同应用。

本发明可根据不同的应用场景需求进行设定并实现该场景的应用需求，如印刷、打印、影印微图组，或生成微图形组电子文件(不印刷、不打印、不影印在实体介质上)，用于带有摄像头等的信息转换设备使用，如用于手写重建及相关信息提取与使用、手机(平板)等映射展现内容的需求、连接相关信息的需求。

进一步，规定本发明的微图形中单个图像映射标志基本单元由1～N个最小方块组成，其中，N为大于1的正整数，根据微图形的尺寸确定。

为了使本发明能够尽可能的满足用户的使用需求，本发明的微图形的形状根据数量可浮动的二维数字图片和数量及位置均可灵活控制的辅助的图像映射标志基本单元组合形成的不同形状的规则区以灵活而适当的方式拼贴而进行改变，同时，本发明提供微图形的尺寸调节功能，因此可以通过调整规则区的尺寸来达到调整微图形尺寸的目的。

数字化信息的使用包含：(1)使用电子设备操作数字信息的内容；(2)将数字信息内容与本微图形组同时打印或印刷在实体介质上使用。

为了识别本发明所提供的微图形组或微图组，本发明提供一组掩模对微图形组的识别进行辅助。掩模图形根据要运用图像处理进行识别的具体的微图形，而采用与微图形的图像映射标志基本单元排列方式对应的图形，掩模内部图像映射标志基本单元排列与微图形内部对应区域的图像映射标志基本单元排列一致，所有图像映射标志基本单元均表示为真，在解析时，即将满足规格的掩模和要进行解析的微图形的对应图像映射标志基本单元进行与运算。

图4给出了本发明的微图形组的虚拟铺设方式，计算机绘制时，以纸张中心为起点，向外顺时针螺旋铺设微图形，直到铺满整张虚拟纸。

作为一个例子，说明使用计算机应用软件绘制时对本发明的微图形组的铺设及定位方式，在计算机应用软件中将微图形模拟打印到电子纸张上时，从电子纸张中心位置向外顺时针螺旋铺设微图形，起始模拟打印点为本页纸张中心位置分配的微图形。以上仅为本发明的一种实施方式，本发明并不局限于此。

介质的规格是根据使用需求确定的，不同的使用环境介质的规格不同，尤其是边长不一。当介质的边长不是微图形的边长的整数倍时，在介质边缘铺设的模块并不完整，不能采用常规的掩模识别的方式，这种场景即纸张周边是不完整的微图形，本发明为这类特例提供两种识别方式。

第一种，可在铺设时确定纸张的四个角和每个边的中点，将这八个点作为定位点，由于有这些定位点的存在，可以在介质边缘区域铺设不完整的微图形，对于这些不完整微图形不需要掩模完全覆盖进行识别，只需要通过算法计算出该不完整微图形与最近的两个定位点之间的距离就可对不完整微图形进行识别。

第二种，由于掩模覆盖区域超过不完整的微图形，因此，掩模可以识别到不完整的微图形相邻微图形的部分区域，由于相邻微图形的部分区域的信息在其对应的数字表示中是确定的，可以通过确定相邻微图形的部分区域的信息来确定不完整的微图形的信息。

进一步，规定八进制、十进制、十六进制中各个数的表示方式，即相应进制的基本数字的二维数字图片表示方式。

本发明采用二维数字图片的形式表示某一进制的基本数字(构成某一进制的全部一位数)，二维数字图片采用N×N的最小方块排列组成矩形，其中包含X(≥1的整数)个表示为真的全黑图像映射标志基本单元，由X个全黑图像映射标志基本单元在N×N的矩形中的不同排列形式表示唯一确定的基本数字。

由于本发明对于图像映射标志基本单元大小、二维数字图片形状尺寸及编码方式的使用非常灵活，下面仅分别给出6×6矩阵下八进制、7×7矩阵下十进制、8×8矩阵下十六进制的某一种二维数字图片编排方式的实例(参见图5至图38)。

图5至图12给出了八进制数基本数字0～7的二维数字图片的一种编码方式，每个二维数字图片由6×6个图像映射标志基本单元组合成正方形，其中有2个表示为真的全黑图像映射标志基本单元以8种不同的排列方式进行组合，从而唯一表示0～7中的任意一个确定的数。

图13至图22给出了十进制数基本数字0～9的二维数字图片的一种编码方式，每个二维数字图片由7×7个图像映射标志基本单元组成正方形，其中由4个表示为真的全黑图像映射标志基本单元以10种不同的排列方式进行组合，从而唯一表示0～9中的任意一个确定的数。

图23至图38给出了十六进制数基本数字0～F的二维数字图片的一种编码方式，每个二维数字图片由8×8个图像映射标志基本单元组成正方形，其中由4至5个表示为真的全黑图像映射标志基本单元以16种不同的排列方式进行组合，从而唯一表示0～F中的任意一个确定的数。

进一步，分别给出本发明的微图形在六边形和矩形状态下的某一进制的某一实例。

图39展示了22位十进制六边形微图形的结构图，该微图形包括22个由7×7个图像映射标志基本单元组成的二维数字图片，该微图形中心和右边夹角处有两个尺寸比二维数字图片小的四边形定位标志区，该四边形内有由表示为真的三个全黑图像映射标志基本单元拼接而成的定位标志，由于其排列方式在本六边形微图形中具有非对称性，可以通过该排列确定微图形在虚拟页面上的位置和方向。在此，两个定位点均使用3个全黑的最小方块作定位特征，不作为编码信息数据。

该微图形由3个菱形拼接区组合而成，将该菱形拼接区从上开始以顺时针进行编号为1、2、3。

1号菱形拼接区中，二维数字图片以从上到下3-3-2的排列方式排列在六边形上方的菱形中。

2号菱形拼接区中，二维数字图片以从上到下1-2-2-1的排列方式排列在六边形右边的菱形中。

3号菱形拼接区中，二维数字图片以从上到下2-3-3的排列方式排列在六边形下方的菱形中。

图42展示了22位十进制正六边形微图形的效果图。

图40展示的是27位八进制六边形微图形实例，该微图形采用的是两个三角形拼接区和一个正方形拼接区组合而成，形成一个六边形。将这些几何区从上至下依次编号为1、2、3，则1号三角形拼接区中包含5个二维数字图片、2号正方形拼接区中包含4×4个二维数字图片、3号三角形拼接区中包含6个二维数字图片。

图43展示了27位八进制六边形微图形的效果图。

另外，图41展示的是25位十六进制正方形微图形的实例图。矩形实例给出的是25位十六进制数微图形，边框上拥有均匀的定位图像映射标志基本单元，内部拥有25个二维数字图片以5×5的排列方式排列在定位区的右下方，每个二维数字图片由8×8个图像映射标志基本单元组成。

图44展示了本发明的一个25位十六进制矩形实例的运行效果图，可以清楚的分辨出上方和左边的定位标志区和单个二维数字图片。

图45中，给出了本发明的一个25位十进制矩形微图形实例的设计概图，该模块的左边和上边深色区域为实现定位功能的定位标志区，在该区域中存在着间隔均匀的全黑图像映射标志基本单元，作为定位标志，通过这个区域中的定位标志可以判定本微图形的区域和方向，从而实现定位功能。该微图形包含25个正方形的二维数字图片。

根据实际需求确定数字信息的数字表示(包括八进制、十进制、十六进制等)和微图形所包含的微图形形状组合，确定一个形成微图形组的一个系列目编码的数组，将需转换的表示确定数字信息的数字分为三个虚拟段，低位(L)，中间位(M)，高位(H)。

进一步，数字的H、M、L三个虚拟段分别具有不同的映射含义。并且，映射数字信息的数字的长度是可变的，该数字的H、M、L三个虚拟段的长度也是可以根据实际使用而调整各虚拟段的长度。例如，H、M、L其中一个或两个虚拟段内容所需要的编码信息比预设分配的数位少很多位，此时可以适当调短该虚拟段的位数，反之则可以从相邻虚拟段中进行借位。同时，也可以根据实际使用而选择H、M、L三个虚拟段数字需采用的最为适合的编码微图形的形状，从而使得组合而成的编码微图形的形状最大限度的适应使用环境。

进一步，规定本发明中H、M、L三个虚拟段的映射含义：

低位(L段)为位置信息段，表示介质上的每一个具体位置，一个微图形的虚拟位置与纸介质(或类纸介质)上的微图实际位置直接对应，例如某一虚拟纸张上的一个具体位置，与空白纸上的某一个具体位置直接对应，或与练习册(或书本)中的某一个具体位置直接对应。

中间位(M段)为介质内部按序使用的序列信息段，用于表示每一介质内部再分配的具体序列号，或者使用的序列，例如纸张或练习本内的页序列号。

高位(H段)为介质种类信息段，用来表示介质所属具体种类序列，例如某品种练习册、某套试卷、某品种纸质笔记本、某品种记事本、某品类单据、某类档案册等。

作为一个例子，在图45中，示出M段7个十进制二维数字图片分布方式、L段10个十进制二维数字图片分布方式、H段8个十进制二维数字图片分布方式。低位、中间位、高位，在上述微图形中可以根据使用需要进行变换，特别是为适合其打印或印刷成微图时的美观度、人眼的视觉愉悦度而变换，这一变换将通过软件系统对各个图像映射标志基本单元组成微图形和铺设微图形组时进行调配。

在微图形的上边和左边可调整宽度的边框上均匀的分布着定位图像映射标志基本单元，组成本微图形的定位区，该定位区的作用是：1、确定单个微图形；2、确定单个微图形的方向。

进一步，说明本发明的定位实现方法。微图形的定位是通过定位区在微图形中的非对称排列方式实现的，其优点是：1、资源占用少，2、解析信息多。

图46给出了本发明的微图识别与解析流程框图，用以介绍微图的识别方法。当摄像头以一定的速率扫描获取图片之后，主机接收图片并进行预处理，经过水平和垂直的处理之后对微图组的特征区域进行判定；若识别出特征区，则对特征区进行分割提取，否则采用下一张图片进行处理；采用掩模对分割出的特征区进行识别，将识别出的结果输出；通过映射表的映射数据匹配析出采集图像相关的属性信息。详细流程如下所述：

步骤1：通过摄像头扫描微图组获取图片图像；

步骤2：对图片预处理(去噪、增强)，对预处理后的图像进行分检并进行模式识别；

步骤3：图片水平细化，在水平方向上一层层剥离出微图组，保持微图组的形状结构特征，直到得到微图组的骨架；

步骤4：图片垂直细化，在水平细化的基础上对微图组在垂直方向进一步细化，得到最优细化微图组；

步骤5：判断当前是否具有微图的特征区域；

步骤6：若特征区齐全则进入下一步识别分析，否则回到步骤1重新扫描；

步骤7：提取中间微图的特征区；

步骤8：使用掩模识别微图的特征区的区块和进制；

步骤9：将识别得到的数据对应映射表，匹配映射表微图形数据进行析出操作；

步骤10：在终端输出各属性信息。

根据微图形形状的多样化、图像映射标识基本单元表示的排列方式、二维数字图片的分布方式、微图形组构成方式的多样化，解析时使用的映射表数据同样多样化，因此将映射数据建立映射表数据群以利于数据匹配、区分和提取。不同的微图组对应不同的微图形组映射数据，但图像映射标识基本单元组成的进制数可知、图像映射标识基本单元表示仅定义了真与假两类，因此，解析时映射表内的数据易对应匹配析出。在通过摄像头扫描微图组(位于实体介质)或微图形组(位于电子介质)后，经过掩模、映射表的运算处理可对其进行解析，最后可以向终端设备呈现不同的图像内容、视频信息、音频信息等。该解析行为不仅可以在对纸类或类纸类介质上的微图组进行解析，还可以应用于电子显示屏上的微图形组解析。

以上，结合附图，对本发明的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不局限于这些实施方式，也不局限于这些实施例，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准。本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明主旨的范围内，各种改进、增加、以及取代是可能的，而不会脱离本发明之精神。另外，可以作出许多修改以将特定情况适配到本发明的主张，而不会脱离在此描述的本发明中心思想。所以，本发明不受限于在此披露的实施方式和特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围所有实施例及其等同物。

Claims (7)

1.一种用于信息映射的微图形组的生成方法，其中包括以下步骤：

选择数字转换进制；

选择微图形的形状，所述微图形包括：由多个二维数字图片组合而成的规则区，和由辅助的图像映射标志基本单元构成的定位区，其中，所述多个二维数字图片的每一个由根据所选择的数字转换进制确定的多个图像映射标志基本单元组成；

所述二维数字图片为将一数字转换进制包含的所有基本数字用图像映射标志基本单元的不同排列表示的编码形式；

所述二维数字图片表示一所述数字转换进制的基本数字，所述二维数字图片采用N×N的最小方块排列组成矩形，其中包含X≥1的整数个表示为真的全黑图像映射标志基本单元，由X个全黑图像映射标志基本单元在N×N的矩形中的不同排列形式表示唯一确定的基本数字，且N、X为大于1的正整数，X<N；

通过调整微图形的边框宽度和/或二维数字图片间的间距来确定微图形的尺寸；

由多个所述微图形拼接而生成微图形组，所述微图形组内部对应区域的图像映射标志基本单元排列与用于识别该微图形组的掩模内部图像映射标志基本单元排列一致；

印刷、打印或影印所述微图组至实体介质，或者生成与所述微图形组对应的显示图像或电子文件；

所述方法还包括:

步骤1：通过扫描所述微图组获取图片图像；

步骤2：对图片预处理，对预处理后的图像进行分检并进行模式识别；

步骤3：将图片水平细化，在水平方向上一层层剥离出微图组，保持微图组的形状结构特征，直到得到微图组的骨架；

步骤4：图片垂直细化，在水平细化的基础上对微图组在垂直方向进一步细化，得到最优细化微图组；

步骤5：判断当前是否具有微图的特征区；

步骤6：若特征区齐全则进入下一步识别分析，否则回到步骤1重新扫描；

步骤7：提取中间微图的特征区；

步骤8：使用掩模识别微图的特征区的区块和进制；

步骤9：将识别得到的数据对应映射表，若匹配映射表微图形数据则进行析出操作；

步骤10：在终端输出各属性信息。

2.根据权利要求1所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，所述规则区为多个二维数字图片组合来表示某进制数编码的某一段。

3.根据权利要求1所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，所述微图形组形成一个系列目编码的数组，将需转换的表示确定数字信息的数字分为低位段、中间位段、高位段，分别表示不同的映射含义，这三个虚拟段分别由分布在微图形中的二维数字图片组合表示，当某一段所需要的编码位数比预设分配的二维数字图片组少很多位时，调短该段的位数，反之从相邻数段中进行借位。

4.根据权利要求3所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，

当所述微图形采用铺底方式打印或印刷在介质上形成微图时，

所述低位段的映射含义为位置信息段，表示介质上的每一个具体位置，且一个微图形的虚拟位置与纸介质或类纸介质上的微图实际位置直接对应；

所述中间位段为介质内部按序使用的序列信息段，用于表示每一介质内部再分配的具体序列号，或者使用的序列；

所述高位段为介质种类信息段，用来表示介质所属具体种类序列。

5.根据权利要求1所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，所述定位区中的辅助的图像映射标志基本单元在所述微图形中非对称。

6.根据权利要求1所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，所述定位区由所述微图形的边框上均匀分布的辅助的图像映射标志基本单元组成。

7.根据权利要求6所述的用于信息映射的微图形组的生成方法，其中，所述辅助的图像映射标志基本单元均匀分布在所述微图形组的任意两个相连的边框上。